"الخشب الفائق" أكثر متانة بعشر مرات ولكنه أخف وزناً بست مرات من الفولاذ

InventWood có trụ sở tại Maryland đã tạo ra loại vật liệu “siêu gỗ” có độ bền cao. Ảnh: CNN. — ابتكرت شركة InventWood، ومقرها ماريلاند، مادة "الخشب الفائق" شديدة المتانة. الصورة: CNN.

ابتكرت شركة أمريكية نوعًا جديدًا من الخشب يتمتع بنسبة قوة إلى وزن أعلى بعشر مرات من الفولاذ، بينما يكون أخف وزنًا بما يصل إلى 6 مرات.

تم إطلاق المنتج، المسمى "Superwood"، تجاريًا مؤخرًا من قبل شركة InventWood، وهي شركة شارك في تأسيسها عالم المواد ليانجبينج هو.

قبل أكثر من عقد من الزمان، بدأ هو مساعيه لإعادة تعريف إحدى أقدم مواد البناء التي استخدمها البشر. وأثناء عمله في مركز ابتكار المواد بجامعة ميريلاند، وجد هو - وهو الآن أستاذ في جامعة ييل - طريقةً لإعادة هيكلة الخشب بطريقة إبداعية.

حتى أنه جعل الخشب شفافًا بإزالة مادة اللجنين التي تُعطيه لونه ومتانته. لكن هدفه الحقيقي هو تقويته، بالاعتماد على السليلوز، المكون الرئيسي للألياف النباتية وأكثر البوليمرات الحيوية شيوعًا في العالم.

وقد حدث الاختراق في عام 2017، عندما قام السيد هو لأول مرة بتعزيز الخشب الطبيعي بمعالجة كيميائية لتقوية السليلوز، مما يجعله مادة بناء أفضل.

تتضمن العملية غلي الخشب في محلول كيميائي انتقائي، ثم ضغطه حراريًا على مستوى الخلايا، مما يزيد كثافته بشكل ملحوظ. بعد أسبوع، تكون النتيجة خشبًا يتمتع بنسبة قوة إلى وزن أعلى من معظم المعادن والسبائك الهيكلية، وفقًا لبحث نُشر في مجلة "نيتشر".

الآن، وبعد سنوات من التطوير وأكثر من 140 براءة اختراع، طرح السيد هو الخشب الفائق في السوق. يقول أليكس لاو، الرئيس التنفيذي لشركة InventWood: "كيميائيًا وعمليًا، لا يزال خشبًا. ولكن في مجال البناء، يُمكنه أن يُخفّف وزن المباني بما يصل إلى أربعة أضعاف، ويزيد من مقاومة الزلازل، ويُخفّف الحمل على الأساسات، مما يجعل البناء أسرع وأسهل".

وأضاف السيد لاو قائلاً: "يبدو مثل الخشب، ولكنه أقوى وأفضل في كل شيء اختبرناه".

تنتج شركة InventWood حاليًا "الخشب الفائق" في مصنعها بمدينة فريدريك، بولاية ماريلاند. ورغم أن أوقات التصنيع تُقاس الآن بالساعات بدلًا من الأيام، إلا أن الشركة لا تزال بحاجة إلى وقت لتوسيع نطاقها.

في البداية، سيُستخدم "الخشب الفائق" في التطبيقات الخارجية مثل الأرضيات الخشبية وكسوة الجدران، يليه استخدامات داخلية مثل الألواح والأرضيات والأثاث العام المقبل. يقول السيد لاو: "كثيرًا ما يشكو الناس من تدهور الخشب مع مرور الوقت، عادةً بسبب اعوجاجه أو كسره عند الوصلات المعدنية. يُمكن استخدام الخشب الفائق كبديل للأجزاء المعدنية، حتى المسامير والبراغي والبراغي".

يعتقد السيد لاو أنه من الممكن مستقبلًا تشييد مبانٍ كاملة باستخدام الخشب الفائق، مع أن ذلك سيتطلب المزيد من الاختبارات. وكما هو الحال في بحث السيد هو الأصلي، يُعزز الخشب بعملية كيميائية تُغير بنية السليلوز، ويُضغط بشدة بحيث لا يرتد.

قال السيد لاو: "نظريًا، يُمكننا استخدام أي نوع من الخشب. في الواقع، جرّبنا 19 نوعًا مختلفًا من الخشب، بما في ذلك الخيزران، وكانت جميعها ناجحة".

وفقًا لشركة InventWood، فإن "الخشب الفائق" أقوى بعشرين مرة من الخشب العادي، وأكثر مقاومة للخدوش بعشر مرات بفضل بنيته المجوفة المضغوطة طبيعيًا. ونتيجةً لذلك، فهو مقاوم للعفن والحشرات، ويحقق أعلى الدرجات في اختبارات مقاومة الحرائق القياسية.

يُكلف "الخشب الفائق" حاليًا أكثر من الخشب العادي، وينتج عنه بصمة كربونية أكبر، لكن السيد لاو يدّعي أنه أقل بنسبة 90% من الفولاذ. وقال: "هدفنا ليس أن نكون أرخص من الخشب، بل أن ننافس الفولاذ مباشرةً في الإنتاج واسع النطاق".

لقد تم استخدام أشكال أخرى من الخشب الهندسي منذ فترة طويلة، ولكن InventWood تؤكد أن هذه هي مجرد أخشاب مغلفة، وليس خشبًا معدلًا على المستوى الجزيئي مثل "الخشب الفائق".

في السنوات الأخيرة، شهد اتجاه البناء بالخشب انتعاشًا ملحوظًا في الولايات المتحدة. فقد أعلنت مدينة ميلووكي، موطن أطول برج خشبي في العالم (برج أسينت إم كي إي، بارتفاع 87 مترًا)، عن خطط لبناء برج خشبي بارتفاع 183 مترًا.

أصبح الخشب المُصنّع الآن منافسًا قويًا للصلب والخرسانة، ويكمن العائق الأكبر في قطاع البناء، الذي يتسم بطابع محافظ وبطيء التغير. وأضاف: "لزيادة الاعتماد على البناء بالأخشاب، نحتاج إلى تعليم أفضل، ومشاريع تجريبية، وإطار تنظيمي مناسب. لكن المواد المتينة مثل الخشب فائق الجودة ستفتح آفاقًا جديدة للهندسة المعمارية الخشبية الحديثة".